斜生栅藻对重金属离子的耐受性研究

朱美玲 孙玉帅 张雪 张玉苗

摘要：选取斜生栅藻作为研究对象，将其接种于含有低浓度无机锌（Zn²⁺）（O～16mg/L）、六价铬（Cr⁶⁺）（O～2mg/L）、无机铜（Cu²⁺）（0～4mg/L）的培养基中，研究了斜生栅藻的对不同重金属离子的耐受性。结果表明：斜生栅藻对重金属Zn2的生长耐受程度不超过8mg/L，并且O～4mg/L的添加量对斜生栅藻的生长没有抑制作用，反而有促进生长的作用;斜生栅藻能耐重金属Cr⁶⁺的浓度范围是O～1.5mg/L;斜生栅藻能耐重金属Cu²⁺的浓度范围是O～2mg/L。

关键词：斜生栅藻;重金属离子;Zn²⁺Cr⁶⁺;CU²⁺;生長耐受性

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）18-0120-03

1引言

近年来，由于部分使用和生产重金属工厂的违法排放以及农民过量施用含重金属的化肥和农药等，使大量含重金属的污染物被排放到自然环境中，最终进入水环境，使重金属含量远高于环境容纳量而造成污染。重金属污染物通过各种途径进入海洋后，最先对海洋中的微藻造成危害，微藻对重金属离子极其敏感，其光合作用尤为敏感。微藻作为水体中食物链的初级生产者，在食物链的传递过程中极为重要。重金属污染物对微藻的毒害作用可通过食物链进而对鱼、虾、贝等的健康造成威胁并在体内对重金属离子进一步积累，最终会影响人类的健康。因此研究重金属离子对藻类生长代谢的影响可为环境污染的预防、控制和治理提供理论依据。

斜生栅藻隶属于绿藻门、绿藻纲、绿球藻目。细胞扁平，通常由4个细胞组成定形群体，也有的为4或8个组成，群体细胞排列成直线或略交互排列;细胞纺锤形，上下两端逐渐尖细，群体两侧细胞的游离面有时凹人，有时突出，细胞壁平滑，4个细胞的群体宽12～34um，细胞长10～21um，宽3～9um。广泛分布于湖泊、池塘、沼泽等静水生境，以似亲抱子繁殖。细胞内含丰富的蛋白质，大量培养可作为蛋白质的来源，近年来被人们广泛研究。

本研究选取重金属Zn²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺作为研究对象，采用水体培养方式，研究比较3种不同浓度重金属对斜生栅藻生长的影响，为斜生栅藻的重金属耐受性以及水污染生物监测提供参考。

2材料与方法

2.1试剂与仪器

斜生栅藻藻液;重铬酸钾;氯化锌;氯化铜;氯化铵;二水氯化钙;七水硫酸镁;无水磷酸氢二钾;无水磷酸二氢钾;Tris;冰醋酸;土壤悬液;琼脂粉;WFJ7200可见分光光度计;恒温摇床;高压灭菌锅;pH计;电子分析天平。

2.2实验方法

2.2.1TAP培养基的配置

本实验采用TAP培养基，分别量取10mL TAP盐（称取0.5g CaCI2·2H2O于小烧杯中，加入适量蒸馏水单独溶解;称取4g NHCI4、1g MgSO4·7H2O，加适量水溶解;将溶解好的两种溶液混合后定容至100 mL）、8.33mL磷酸盐（分别称取1.879g K2HPO4.3H2O、0.726g KH2PO4，加适量水溶解，定容至100 mL）、10mL Tris（称取24.2g Tris，加入适量蒸馏水溶解后，加入10mL冰醋酸，最后用蒸馏水定容至100mL）、5mL土壤悬液置于1000mL容量瓶中，用蒸馏水定容，调制pH值为7.1，配置为1L液体培养基;固体培养基按上述配置好后，向其中加入1.5%的琼脂粉，置于高压灭菌锅中灭菌（121℃高压灭菌21min）。

2.2.2重金属离子母液的配置

称取14.2mg重铬酸钾，溶于500mL蒸馏水中，配制成含六价铬离子的母液，然后分别配制成铬离子质量浓度为0.5、1.0、1.5、2.0mg/L梯度系列。每种浓度各3瓶，每瓶含培养液100mL、处于对数生长期的藻液10mL，置于恒温摇床23℃、120r/min、光暗比12h：12h培养，并测定初始OD540值。

称取350mg硫酸锌，溶于500mL蒸馏水中，配制成锌离子的母液，然后分别配制成锌离子质量浓度为2.0、4.0、8.0、16.0mg/L梯度系列。每种浓度各三瓶，每瓶含培养液100mL，处于对数生长期的藻液10mL，置于恒温摇床23℃、120r/rain、光暗比12h：12h培养。并测定初始ODs4。值。

称取78.5mg硫酸铜，溶于500mL蒸馏水中，配制成铜离子的母液，然后分别配制成铬离子质量浓度为1.0、2.0、3.0、4.0mg/L梯度系列。每种浓度各三瓶，每瓶含培养液100mL，处于对数生长期的藻液10mL，置于恒温摇床23℃、120r/min、光暗比12h：12h培养，并测定初始ODs4。值。

2.2.3斜生栅藻的培养

本次实验采用TAP培养基，培养容器为250mL三角瓶，平行样3个，重复3次。藻液按照l：10于超净工作台接种，置于恒温摇床23℃、120r/min、光暗比12h：12h培养至对数期。所有培养液及培养容器均须在高压灭菌锅中121℃高压灭菌20min后使用。具体参照陶梅平的方法。

2.2.4斜生栅藻在重金属Zn²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺胁迫下生长十

通过预实验将此次实验周期定为8d，用光密度OD540值来反映重金属Zn²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺对斜生栅藻生长的影响。分别在0、2、4、6、8d对不同浓度的重金属zn²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺浓度胁迫下斜生栅藻的OD540值进行测定，具体参照代雅楠的方法。

3结果与讨论

3.1斜生栅藻在重金属Zn²⁺胁迫下的生长情况

如图1所示，与对照组相比，重金属Zn²⁺浓度在O～4mg/L时，光密度值随着培养时间的延长与对照同步增长，甚至培养8d后，光密度值超过对照;重金屬Zn²⁺浓度在4～8mg/L时，光密度值随着培养时间的延长而增长较为缓慢;重金属Zn²⁺浓度在16mg/L时，光密度值随着培养时间的延长而变小;说明当重金属Zn²⁺浓度在4mg/L以内时，一定程度的重金属Zn²⁺对斜生栅藻的生长有促进作用;当重金属Zn²⁺浓度4～8mg/L范围内时，斜生栅藻仍有生长，但生长速率有一定程度的抑制;当重金属Zn²⁺浓度8～16mg/L范围内，斜生栅藻的生长遭到明显抑制。说明斜生栅藻对重金属Zn²⁺的生长耐受程度不超过8mg/L，并且0～4mg/L的添加量对斜生栅藻的生长没有抑制作用，反而有促进生长的作用。

3.2 斜生栅藻在重金属Cr⁶⁺胁迫下的生长情况分析

如图2所示，与对照组相比，重金属Cr⁶⁺浓度在0～1.5mg/L时，光密度值随着培养时间的延长而缓慢增大;重金属Cr⁶⁺浓度在2mg/L时，光密度值随着培养时间的延长而减小;说明斜生栅藻在重金属Cr⁶⁺浓度为O～1.5mg/L的胁迫下能正常生长，重金属对其抑制作用不明显，而Cr⁶⁺浓度为1.5～2mg/L的胁迫下，斜生栅藻的生长受到明显抑制;因此斜生栅藻能耐重金属Cr⁶⁺的浓度范围是O～1.5mg/L。

3.3斜生栅藻在重金属Cu²⁺胁迫下的生生长情况分析

如图3所示，与对照组相比，重金属Cu²⁺浓度在O～2mg/L时，光密度值随着培养时间的延长而增长，重金属Cu²⁺浓度在2～4mg/L时，光密度值随着培养时间的延长而减小;说明说明斜生栅藻在重金属Cu²⁺浓度为O～2mg/L的胁迫下能正常生长，重金属对其抑制作用不明显，而Cu²⁺浓度为2～4mg/L的胁迫下，斜生栅藻的生长受到明显抑制;因此斜生栅藻能耐重金属Cu²⁺的浓度范围是O～2mg/L。